Тема 2. Основы электрохимия. Электролиз водных растворов.
Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита. На катоде происходит процесс восстановления, а на аноде-окисления. Электролиз-процесс несамопризвольный, то есть требует затраты энергии в виде электрического тока.
Электролиз можно использовать для выделения металлов из растворов и для защиты металлов от коррозии путем нане-сения на поверхность другого металла.
Для количественных расчетов используют законы Фарадея.
Первый закон Фарадея :
масса вещества, образующегося на электроде, пропорцио-анальна количеству электричества, пропущенного через раствор.
Количество электричества Q может быть рассчитано по формуле :
Q = I 
где I –сила тока в амперах; 
-время в секундах.
Второй закон Фарадея :
при пропускании одинакового количества электричества через растворы различных электролитов масса веществ, выделяющихся на электродах , пропорциональна молярным массам их эквивалентов.
Экспериментально установлено, что для выделения одной молярной массы эквивалента вещества необходимо затратить одно и то же количество электричества , равное 
96500 Кл
( постоянная Фарадея F).
При проведении электролиза в реальных условиях на электроде протекают два параллельных процесса ,поэтому только часть пропущенного электричества расходуется на выделение нужного вещества. Для учета этого используется показатель выход по току-ВТ.
Обьединенный закон Фарадея имеет вид:
m= 
где: А-атомная масса металла;
z- заряд катиона;
F-постоянная Фарадея;
BT- выход по току.
Пример. Составить схему электролиза и рассчитать массу никеля, выделившегося на катоде при электролизе водного раствора Ni(NO3)2 c инертными электродами ; I = 1,9 А; =45 мин;
ВТ =65%.
Решение
Диссоциация соли в водном растворе:
Ni(NO3)2 
Ni2+ +2 
На катоде протекают реакции:
Ni2+ + 2 e = Ni
2Н2О + 2e = Н2 
+ 2ОН-
На аноде протекает реакция:
2Н2О = О2 + 4 Н+ + 4e
Масса выделившегося металла составит
m (Ni) = 
= 1,01 г.
ЗАДАЧА 3
Напишите уравнения реакций, протекающих на инертных электродах. Рассчитайте массу металла, выделяющегося на катоде при указанных условиях электролиза
| Вариант | Формула соли | Сила тока I,А | Время , мин
| Выход по току ВТ, % масс. |
| CuCl2 | ||||
| ZnSO4 | 2,5 | |||
| SnCl2 | 2,8 | |||
| Cr2(SO4)3 | 1,5 | |||
| MnCl2 | 3,5 | |||
| FeSO4 | 3,2 | |||
| ZnCl2 | 4,1 | |||
| CrCl3 | 3,6 | |||
| MnSO4 | 1,9 | |||
| NiSO4 | 4,2 | |||
| NiCl2 | 3,3 | |||
| CoCl2 | 1,4 | |||
| CoSO4 | 1,7 | |||
| Zn(NO3)2 | 1,9 | |||
| Co(NO3)2 | 1,8 | |||
| Fe(NO3)2 | 2,4 | |||
| CuBr2 | 2,7 | |||
| ZnI2 | 2,2 | |||
| CrBr3 | 3,4 | |||
| MnI2 | 4,0 | |||
| AgNO3 | 5,1 | |||
| FeI2 | 6,2 | |||
| MnCl2 | 3,6 | |||
| Cr(SO4)3 | 4,1 | |||
| Cu(NO3)2 | 2,7 | |||
| CdCl2 | 3,5 | |||
| Pb(NO3)2 | 2,4 | |||
| SbCl3 | 2,6 | |||
| PdSO4 | 4,0 | |||
| InCl3 | 1,8 | |||
| CuCl2 | ||||
| ZnSO4 | 2,5 | |||
| SnCl2 | 2,8 | |||
| Cr2(SO4)3 | 1,5 | |||
| MnCl2 | 3,5 | |||
| FeSO4 | 3,2 | |||
| ZnCl2 | 4,1 | |||
| CrCl3 | 3,6 | |||
| MnSO4 | 1,9 | |||
| NiSO4 | 4,2 |
Приложение 1
Стандартные электродные потенциалы
| Электрод | Электродная реакция | 
|
| Mn2+/Mn | Mn2+ + 2е = Mn | - 1,180 |
| Zn2+ /Zn | Zn2+ + 2е = Zn | - 0,763 |
| Cr3+/ Cr | Cr3+ + 3е = Cr | - 0,744 |
| Fe2+/ Fe | Fe2+ + 2е = Fe | - 0,440 |
| Cd2+/ Cd | Cd2+ + 2е = Cd | - 0,403 |
| Co2+/ Co | Co2+ + 2е = Co | - 0.277 |
| In3+ /In | In3+ + 3е = In | - 0,343 |
| Ni2+/ Ni | Ni2+ + 2е = Ni | - 0,250 |
| Sn2+/ Sn | Sn2+ + 2е = Sn | - 0,136 |
| Pb2+ /Pb | Pb2+ + 2е = Pb | - 0,126 |
| Н+ /Н2 | Н+ + е =1/2 Н2 | 0,000 |
| Sb3+/ Sb | Sb3+ + 3е = Sb | + 0,200 |
| Cu2+ /Cu | Cu2+ + 2е = Cu | + 0,337 |
| Ag+/ Ag | Ag+ + е = Ag | + 0,799 |
| Pd2+/ Pd | Pd2+ + 2е = Pd | + 0,987 |